1、4.1 逆變器輸出波形的諧波系數(shù) HF與畸變系數(shù)DF有何區(qū)別，為什么僅從諧波系 數(shù)HF還不足以說(shuō)明逆變器輸出波形的本質(zhì)？答：第n次諧波系數(shù)HFn為第n次諧波分量有效值同基波分量有效值之比， THD=- /即HFn= Vn/V1,總諧波系數(shù)THDS義為：匕卜如 ，畸變系數(shù)DFL網(wǎng)J ,對(duì)于第n次諧波的畸變系數(shù)DFn有：口口 匕 陽(yáng)W =5_ =L1t才由 /諧波系數(shù)HF顯示了諧波含量，但它并不能反映諧波分量 對(duì)負(fù)載的影響程度。很顯然，逆變電路輸出端的諧波通過(guò)濾波器時(shí)，高次諧 波將衰減得更厲害，畸變系數(shù)DF可以表征經(jīng)LC濾波后負(fù)載電壓波形還存在 畸變的程度。笠4.2為什么逆變電路中晶閘管SCR適于

2、作開(kāi)關(guān)器件?答：(1)逆變電路中一般采用SPW雌制方法以減小輸出電壓波形中的諧 波含量，需要開(kāi)關(guān)器件工作在高頻狀態(tài)， SCRg一種低頻器件，因此不適 合這種工作方式。(2) SCR能自關(guān)斷。而逆變器的負(fù)載一般是電感、電容、電阻等無(wú)源元 件，除了特殊場(chǎng)合例如利用負(fù)載諧振進(jìn)行換流，一般在電路中需要另加強(qiáng) 迫關(guān)斷回路才能關(guān)斷SCR電路較復(fù)雜。因此SCRH股不適合用于逆變器 中。 4.3圖4.2(a)和4.3(a)中的二極管起什么作用，在一個(gè)周期中二極管和晶體 笠管導(dǎo)電時(shí)間由什么因素決定，在什么情況下可以不用二極管 D,純感性負(fù)載時(shí), 案負(fù)載電流為什么是三角形。m mj*圖4 2單相帶式逆變電裕及電壓

3、.電通波形電路圖4 3單相干橋逆變電路及電壓電流波形答：圖中二極管起續(xù)流和箝位作用，在一個(gè)周期中二極管和晶體管導(dǎo)電時(shí)間自亓4r T；T客超匕TJE%為 （5+f）（d）輸出電樂(lè)圖4 ci單脈液調(diào)斷理及修出波彩2k 0t由三極管驅(qū)動(dòng)信號(hào)和負(fù)載電流的方向共同決定，在純阻性負(fù)載時(shí)可以不用 二極管dL A. =純電感負(fù)載時(shí)， 前一“，在（工期間，對(duì)于全橋逆變電路有%=% , 對(duì)半橋電路% 一7/2 4線(xiàn)性上升； 在,；一; 期間，全橋電路為 “匕， 半橋有力2, %線(xiàn)性下降；故電流是三角波。如果9都是300V,半橋和全橋電路斷態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)器件兩端最高電壓都是 9 ,即300V。答4.4有哪些方法可以調(diào)控逆

4、變器的輸出電壓答：有單脈波脈寬調(diào)制法、正弦脈寬調(diào)制法（SPWM、基波移相控制法等。 單脈波脈寬調(diào)制法缺點(diǎn)是諧波含量不能有效控制； SPW法既可控制輸出電 壓的大小，又可消除低次諧波；移相控制一般用于大功率逆變器。4.5圖4.6（d）脈寬為日的單脈波矩形波輸出電壓，儂的表達(dá)式為（4-16）式。如果橫坐標(biāo)軸即時(shí)間（相位角）的起點(diǎn)改在正半波脈寬夕的中點(diǎn)，試證明，那?二sin cos(4Gf)時(shí)加的表達(dá)式應(yīng)為:QL3A7料穴 2由(4-16)式,X ”（-1）丁那"日皈用面）3d君用2,當(dāng)橫坐標(biāo)軸即時(shí)間（相位角）的起點(diǎn)改在正半波脈寬 g的中點(diǎn)，相當(dāng)于原波形在時(shí)間上前移了 9小，因此將（416

5、）中的就用姓+9仍代替，即可得到 -sinI金.0 2 4.6正弦脈寬調(diào)制SPWMfi基本原理是彳f么？載波比 N、電壓調(diào)制系數(shù)M的定答.豪義是什么？改變高頻載波電壓幅值 匕和頻率工為什么能改變逆變器交流輸出基波電壓匕的大小和基波頻率 工？答：正弦脈寬調(diào)制SPWMQ基本原理是沖量等效原理：大小、波形不相同的 窄變量作用于慣性系統(tǒng)時(shí)，只要其沖量即變量對(duì)時(shí)間的積分相等， 其作用效 果基本相同。如 果將正弦波周期分成多個(gè)較小的時(shí)間段，使 PWW壓波在 每一時(shí)間段都與該段的正弦電壓沖量相等，則不連續(xù)的按正弦規(guī)律改變寬度 的多段波電壓就等效于正弦電 壓。載波比N定義為三角載波頻率 工和正弦調(diào)制波頻率A之

6、比：N= X/X；電 壓調(diào)制系數(shù)M是正弦調(diào)制波幅值 囁和三角波幅值囁之比Mk囁/ .，改變調(diào)制比M即可成比例的調(diào)控輸出電壓的基波大小。又因?yàn)榘?Y,所以改變調(diào)制波頻率X,即可調(diào)控輸出電壓的 基波頻率Ao 4.7既然SPW雌制能使逆變器輸出畸變系數(shù)很小的正弦波，為什么有時(shí)又要案將調(diào)制參考波，從正弦波改為圖4.11所小調(diào)制波，或改為梯形波，或?。? 37）式所示的附加3次諧波分量的調(diào)制參考波加 6口”=耳 1nM，PWW聞質(zhì)理及衲曲電座諛影明4 11答：SPW昧輸出基波電壓幅值九"，有效值小心/收=。加%，直流 電壓利用率用04。7。彳。而18正方波逆變時(shí)，逆變電壓基波幅值可達(dá) 4%金，

7、直流電壓利用率為0.9。因此為了提高SPW區(qū)的直流電壓利用率， 可以將調(diào)制參考波%從正弦波改為圖4.11所示調(diào)制波，或改為梯形波，或 附加3次諧波分量，這樣調(diào)制參考波U波形的最大值不超過(guò) 右，不會(huì)出現(xiàn)過(guò) 調(diào)制的情況，但基波電壓幅值可超過(guò) 埒，這就可以提高直流電壓利用率。圖41 M£P,T版制原理及給出電壓波形答4.8請(qǐng)解釋圖4.17中輸入直流電流的波形。 案器fM狀態(tài)一.】5616121y2344支，Mlri L21232M*54W54】61232341S462315-123I51623(z '(I)；./ I I I I 1 JI hi , Ji I fe I i 1311

8、1Mi_g 匹總小4：_L1 lc 1 I緡1.111 lh h V；1 r i X? XM .：1 I I "辰=-如陰 ZlW j, ,一：wuSSSlBt：ES2U»wrI i I I I I I I i I I i I 4 i i H 9 II I I 1r _ J H .;_.k*t t 工 :ci"f. I 1q IL 2jl 靠 4b_ 5 開(kāi) 2nT i T j圖4 17狀態(tài).狀態(tài)變顯及電壓電流波形答：圖417是采用空間矢量PWMI制方法時(shí)的相關(guān)波形，其中，逆變器輸入直流電流與可表達(dá)為：%二2J &% +乳o例如當(dāng)A、B相為下橋臂的T4、T

9、6管導(dǎo)通而C相為上橋臂的T5管導(dǎo)通時(shí)，S& = SQ6=1 , ”c ,若假設(shè)負(fù)載電流為正弦，且相電流滯后相電壓 3仍，則在近工0時(shí)，c E儲(chǔ)嫉必+ 3° ) = %J2,在位=60。時(shí)，照"加0因此在0克巳周期中，7 %將在圖4-17中所示的4/2和'擲之間脈動(dòng)。同理可以分析出其他5個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)電流5的波形，%為六倍頻的脈動(dòng)電流， 脈動(dòng)周期為心:4.9試說(shuō)明三相電壓型逆變器 SPW輸出電壓閉環(huán)控制的基本原理。答：引入了逆變器輸出電壓 片的閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)如圖4.15（b）所示, 片為輸出電壓的指令值，%為輸出電壓的實(shí)測(cè)反饋值。電壓偏差經(jīng)電壓調(diào)節(jié) 器VR

10、輸出調(diào)制電壓波的幅值 囁。%與調(diào)制波的頻率共同產(chǎn)生三相調(diào)制波 正弦電壓 蹴）、出東匕，它們與雙極性三角載波電壓 聯(lián)）相比較產(chǎn)生 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制各個(gè)全控型開(kāi)關(guān)器件的通斷，從而控制逆變器輸出的三相交 流電壓。當(dāng)% 曲時(shí)，電壓調(diào)節(jié)器VR輸出的%增大，M值增大，使輸出電壓各脈波 加寬，輸出電壓%增大到給定值此;反之當(dāng)%此時(shí)，囁減小，M值減小, 使輸出電壓片減小到玲。如果電壓調(diào)節(jié)器VR為PI調(diào)節(jié)器（無(wú)靜態(tài)誤差）， 則可使穩(wěn)態(tài)時(shí)保持%。因此當(dāng)電源電壓匕改變或負(fù)載改變而引起輸出電壓偏離給定值時(shí),通過(guò)電壓閉環(huán)控制可時(shí)輸出電壓 片跟蹤并保持為給定值 展9）郭動(dòng)信號(hào)84三相辿變器spvmfe制原屋及波形困蓼考波形

11、或4.10三相逆變器的8種開(kāi)關(guān)狀態(tài)中有6個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)6個(gè)空間位置固定、相差6。的非零電壓空間矢量，另兩個(gè)為零矢量。但三相正弦交流電壓任意時(shí)刻的瞬時(shí)值是一個(gè)以角速度 也在空間旋轉(zhuǎn)的矢量產(chǎn)生的。6個(gè)開(kāi)關(guān)器件的三相逆變器只能產(chǎn)生 6個(gè)特定位置（砒=0:60，120二180.,240二300.）的空間矢量。如何用兩個(gè)相差6CT非零的特定空間矢量和零矢量的合成效果去等效任意相位角時(shí)的空間矢量？當(dāng)直流電壓 /一定時(shí)，如何調(diào)控輸出電壓的大小和相位？ 4.11三相三電平逆變器中12個(gè)開(kāi)關(guān)器件的通斷控制可以獲得多少個(gè)特定的 蟄電壓空間矢量？圖4.20中二極管D5 D6起到什么作用？如果直流電源電壓 女正為峪,

12、在斷態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)器件所承受的反壓是多大？（*）屯埔帖相（好等鼠國(guó)一。3）】翡511T47.導(dǎo)溟3、丁3做止T?尋血式 T,朝止上就T廣與岳理.白為覦止H420中史明。三即漫受累答：可采用從逆變器的6個(gè)處于空間特定位置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量中，選擇兩個(gè)相鄰的矢量與零矢量合成一個(gè)等效的旋轉(zhuǎn)空間矢量V。通過(guò)調(diào)控V的大小和旋轉(zhuǎn)速度，來(lái)調(diào)節(jié)三相逆變器輸出電壓的大小和頻率，這就是電壓空間矢量 PW0 法。將圖4-16(d)中的36小區(qū)域劃分為6個(gè)60°的扇區(qū)，如果要求的相位角加為任意指令值，則可用矢量所在的扇區(qū)邊界的那兩個(gè)相鄰的特定矢量匕、匕來(lái)合成矢量沙，即可用逆變器的3個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)x、V、0在一個(gè)周期4中

13、各 自存在4、4、%時(shí)間來(lái)合成等效的任意位置的空間矢量 V (存在時(shí)間為丁$),即：k+ *+哂=%=皈乜+引。由該式可求出7八1立當(dāng)直流電壓,由一定時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)零矢量作用時(shí)間 % ,可調(diào)控輸出電壓大小。7大，輸出電壓將減小。一定的4、彳、工決定了輸出電壓“具有一定的相 位角和電壓大小。Q7軸2,6)空間矢量V汽力+:%(a)電路0矢量以1h)的電蹄日糊第刊晶網(wǎng)2010) 第3學(xué)區(qū)即1】用一“L16 第 I*A瓠4(140)第6訓(xùn)3嫩4期區(qū) V第5向情八5(31六4鐸定關(guān)最酬16三相逆受等電壓空間矢量PWb®電原理 4.12復(fù)合結(jié)構(gòu)逆變器消除低階諧波的原理是什么？圖 4.22(d)中

14、12階梯波輸答二.二 - 出電壓的半周由6段組成，每段3。，高度分別"了、和(1+,已知圖4.6所示的脈寬為日的矩形電壓波尸的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)v(t)= 2 sin 式為 1環(huán) 2(時(shí)間坐標(biāo),即相位角的起點(diǎn)選在正半波脈寬d的中點(diǎn)），利用這個(gè)傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式求12階梯波的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式4 76式。cos 般-cost + J-cos 13函-1113cos 23農(nóng) + 工 cos 25血2325(4-76)H4.22 12肝佛波賽吉堇支善答：復(fù)合結(jié)構(gòu)逆變器采用多個(gè)三相橋式逆變電路，每個(gè)開(kāi)關(guān)都按 Ro"導(dǎo)電方 式工作，每個(gè)三相橋逆變電路輸出線(xiàn)電壓都是12y方波。令各個(gè)三相橋式逆變器的同一相（例如A相）的輸出電壓彼此相差一定的相位角，通過(guò)幾個(gè)變壓器將各個(gè)三相逆變器的輸出電壓復(fù)合相加后輸出一個(gè)總逆變電壓，適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)各個(gè)變壓器的變比和付方電壓的連接方式，并安排各逆變器輸出電壓的相差角，就可以消除總的輸出電壓中的3、5、7、11、13等低次諧波。圖4.22中的12階梯波可以用三個(gè)脈寬分別為180、12正、60° ,高度分別為出以、外和店外的矩形波疊加得到。利用式卷4七.卅C=> -sin威）.品,也常2將三個(gè)矩形波的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，疊加后即可得到12階梯波的傅立葉技術(shù)表達(dá)式（4 76）。餐 4.13逆變器有哪些類(lèi)型？其